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核能科技奖丨核工程建构筑物领域的 “安全守护者” ——记生态环境部核与辐射安全中心核电厂厂址与构筑物安全分析及评估创新团队
时间:2021年06月08日 来源:《中国核能》 作者:生态环境部核与辐射安全中心 孙锋 点击量:990 分享:

创新路上的靓丽风采

2020年,中国核能行业协会科学技术奖评定出科技进步奖共76 项,其中,一等奖 6 项、二等奖 19 项、三等奖 51 项;技术发明奖 2 项,其中,一等奖 1 项、二等奖 1 项;企业技术创新工程奖 2 项;创新团队奖 4 项( 其中 2 项并列第三 );青年优秀创新人物 5 名。 

为进一步弘扬科学家精神和大国工匠精神,宣传核能行业创新工程、创新团队、创新人物,展示核能行业笃行务实、追求卓越的精神,协会《中国核能》杂志从2021年第一期开始对核能科技奖部分获奖的创新集体和创新个人进行综合报道,以飨读者。


核安全是国家安全的重要组成部分,具有技术的复杂性、事故的突发性、社会公众的极度敏感性等特征。美国911事件和日本福岛核事故后,国际社会对核设施的安全性更加关注。确保核安全,是党和国家对人民的庄严承诺,也是全体核与辐射安全监管者的初心和使命。生态环境部核与辐射安全中心核电厂厂址与构筑物安全分析及评估团队成立于2011年,团队负责人为“国家环境保护专业技术领军人才”潘蓉研究员, “十年磨一剑”,从最初几乎为工程经验零起点、刚出校门的“八零后小班组”,逐步成长为专业配置齐全、高素质、高水平的“正规军”。人员规模不断壮大、技术能力渐趋完善,为我国民用核设施厂址与构筑物领域的核安全监管提供了全方位和强有力的技术支持,成果累累,已成为我国核工程建构筑物领域的“安全守护者”。

核电快速发展  创新团队应运而生

21世纪以来,我国核电事业的快速发展。为解决我国核电安全监管能力建设与国际水平相比严重滞后的问题,2010年国家批复同意核与辐射安全中心人员编制扩充。作为中心内设机构之一的厂址结构室更名为厂址与土建部,厂址与构筑物安全分析及评估创新团队便在2011年初应运而生,由新上任的部门负责人潘蓉主持工作。团队成立之初仅有员工5人,而且基本上都是刚参加工作不久的年轻人,虽然都是硕士研究生以上学历,专业涵盖结构工程、地震地质、工程地质和工程水文等专业领域。虽然学历较高,但绝大多数初出校门,没有核设施领域的工程经历,总体上难以承担当时繁重的审评任务。为了带好这支年轻的高学历队伍,潘蓉经常循循善诱指导他们:“一要敬畏核安全,审评工作马虎不得,提出问题要严谨细致;二要脚踏实地,深研专业,争取成为某个方向的专家。”

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▲潘蓉参加第25届世界核妇女大会

潘蓉特别重视团队成员的专业学习,并且以身作则,为建设学习型团队不辞辛苦,在繁忙的业务工作之余,自己还在攻读博士学位。虽然是部门领导,因为和年轻人亦师亦友,大家都称她为“潘老师”。“桃李不言,下自成蹊”,团队养成了勤奋学习、追求卓越的良好工作氛围。针对业务能力提升,她一方面分批次派遣年轻技术人员到核电设计院培训学习;另一方面邀请资深专家对技术人员进行定期专业培训,结合审评中的关键问题进行针对性的研讨。为加强审评的深度,提高校核计算和独立验证能力,积极配置计算软件系统,团队逐步配齐了ANSYS、LS-DYNA、MIDAS、SASSI等结构专业分析软件。

目前,团队在核电厂核岛厂房结构的动、静力有限元分析计方面积累了较为丰富的经验。团队成员在核与辐射安全中心首届学术交流中一举摘得一等奖和二等奖两项大奖,多年来累计获得3次一等奖和多次其它奖项。

为提高审评人员的国际视野,团队与国际原子能机构(IAEA)、法国IRSN、美国NRC等建立了密切的业务联系,通过中欧合作项目派遣人员驻外学习交流。同时,作为中国核学会核安全分会构筑物安全专业委员会理事长单位、中国钢结构协会核电钢结构分会理事长单位和中国核工业勘察设计协会厂址安全专业委员会理事长单位,团队自2016年起已举办了5届中国国际核电建构筑物可靠性与抗震性能评价技术会议,已成为我国核工程建构筑物领域科研人员的技术交流中心,在行业中有着较为广泛的影响力。

聚焦技术前沿,创新成果持续出现

核电厂址是国家保障安全高效发展核电战略实现的必备稀缺资源,正确选址是确保核电安全的第一关。核电厂选址需要考虑诸多因素,而且条件苛刻,要综合考虑地震、地质、气象、水文、交通、爆炸和飞机坠毁等各种自然和人为因素,也要充分论证核电厂对环境和公众的影响。核安全有关构筑物是核电厂安全运行的重要组成部分,为核电厂中的系统、设备、部件提供支撑和保护,特别是混凝土安全壳是核反应堆的围护结构,也是核电厂安全防御体系的最后一道实体屏障,一旦安全壳结构发生劣化破坏,危害巨大。

美国“911”恐怖袭击引起了公众对于大型飞机撞击包括核电厂在内的国家重要基础设施和建筑物的关注,美国核管会在“911”后要求美国国内核电厂对抵抗大型商用飞机的恶意撞击进行评估。日本福岛“3.11地震海啸”核事故是一个典型的由极端外部自然事件引发的核事故,国际社会包括中国都开始进行地震海啸等外部灾害下核电厂的安全裕量评估。

作为“专家型”带头人,潘蓉带领团队始终奋斗在业务第一线,紧密跟踪国际前沿技术热点。针对国家核设施厂址与构筑物安全技术需求,潘蓉组织国内相关科研院所形成整体攻关能力,申报了国家科技重大专项子课题分课题“核安全相关钢板混凝土结构抗震技术研究”“大型商用飞机恶意撞击问题的研究”和环保公益课题“中国沿海核电建设场址地震海啸危险性分析”“核电厂外部事件安全裕量评估”等国家和省部科研课题,取得了一系列研究成果。

一是团队针对核电厂地震安全评价中确定性方法和概率方法的应用、发震构造与弥散地震评价、我国核电厂设计基准限值以及设计输入地震动确定等重要技术环节,提出了符合我国实际的核电厂地震安全评价技术准则以及与抗震设计相关的安全要求。

二是团队较全面地对我国沿海地震海啸灾害进行了研究,确定了影响我国沿海核电厂址安全的地震海啸震源模型及参数;开发了分析越洋及近场地震海啸传播的数值模拟平台,并编制了我国地震海啸危险性图。

三是团队系统地研究了核电厂址审查地震的确定方法,并创造性地提出了适用于我国核电厂址的地震安全裕量评估的思路方法;建立了完整的外部水淹裕量评估工作流程,提出了较为完善的以场景评估法为主、辅以PSA的水淹裕量评估方法。

四是团队开展了钢板-混凝土结构构件系统性试验研究,构建了钢板-混凝土结构构件设计体系,创新提出核电厂钢板混凝土结构施工质量验收标准;提出钢板混凝土屏蔽厂房结构分析模型和方法,形成国家标准《核电站钢板混凝土结构技术标准》(GB/T51340-2018),填补我国核电厂钢板混凝土设计应用标准化的空白。

五是团队深入航空维护基地,通过实地扫描和模型转化,创建了可用于结构撞击分析的精细化商用飞机模型及信息数据库,为模拟分析给出了合理的撞击荷载、撞击参数以及设计对策,建立了考虑飞机撞击效应时的荷载设计标准,解决了我国核电站结构抵御飞机撞击作用的结构设计中的关键技术难题,为国家核安全局编制《核电厂抗大型商用飞机恶意撞击评价管理办法》提供了技术支持。

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▲团队赴“国和一号”进行技术交流

提高技术能力  助力核电安全监管

十年来,潘蓉带领团队一步一个脚印,脚踏实地前行。团队在核电厂大型商用飞机恶意撞击分析、钢板混凝土结构抗震技术、安全壳极限承载力评估和隔震性能分析等热点、难点问题研究方面已处于国内领跑地位,取得了一个又一个成果,获得省部级奖励7项,其中“核电厂地震安全关键技术研究”获2016年中国核能行业协会科学技术奖一等奖,“三代核电钢板混凝土组合结构关键技术研究及工程应用”获2017年中国钢结构协会科学技术奖一等奖,“提高第三代核电结构抗震安全性的研究及其工程应用”获2017年教育部科技进步奖一等奖。因为贡献突出,潘蓉2016年获得原环境保护部专业技术领军人才荣誉称号。自成立以来,团队在核工程领域核心以上期刊已发表论文50余篇,出版国家标准2部、专著7部。2020年该团队获得中国核能行业协会核能科技奖“团队创新奖”。

“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越”。2019年,国家核与辐射安全技术研发基地一期已经建成,内涵建设正加紧实施,国家核电发展战略与核安全技术需求也为团队建设带来了重大机遇。虽然取得了不俗的成绩,但潘蓉坦言,“核安全永远在路上,技术创新永远无止境”,团队将牢记我国核工程建构筑物领域 “安全守护者”的初心和使命,瞄准国家重点研发计划核能安全研究、核电建造质量安全控制信息化等领域继续攻关,在生态环境部( 国家核安全局 )领导下,发扬“一家人、一件事,一条心”的理念和严慎细实的作风,为我国核安全治理体系和治理能力现代化做出更大贡献。

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▲团队成员合影


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